Titanmaterialer i marin ingeniørfag

Titan og titanlegeringer har svært nyttig omfattende ytelse, for å forbedre den tekniske og taktiske ytelsen til marineutstyr, øke nivået av marine ressurser utviklingsutstyr er av stor betydning, derfor siden 1980-tallet har de vestlige utviklede landene begynt å bruke titanmaterialer å erstatte CuNi-legeringer, rustfritt stål og nikkellegeringer i deres konvensjonelle ubåter, atomubåter, hangarskip, overflateskip og dype ubåter og annet utstyr. Produksjon av kraftsystemer (dampgeneratorer og propellpropell etc.), gjennom sjørørsystemer, varmevekslere, trykkbestandige skall, sonarsystemer, røykrør, brannsikringssystemer, pumper og ventiler, kommunikasjonssystemer og annet utstyr og komponenter, som i stor grad forlenger levetiden til utstyret, reduserer vedlikeholdskostnadene, forbedrer sikkerheten, bæreevnen og manøvrerbarheten og så videre. Tabell 1 viser de typiske komponentene i titanlegeringsapplikasjoner på amerikanske skip. I tillegg, i offshore oljeboreutstyr, har titanlegering begynt å bli mer utbredt for å forbedre sikkerheten og påliteligheten til boreutstyret, redusere vekten av systemet og drifts- og vedlikeholdskostnadene, og oppnå meget gode resultater.

Denne artikkelen fokuserer på bruken av titanlegering i marineteknisk utstyr i inn- og utland, inkludert skip, offshore energiutvikling, avsalting av sjøvann, kyst- og marinebygg og andre aspekter ved dagens situasjon og utvikling.

Påføring av titanmaterialer i skip

(Trykkbestandig) skrog

Anvendelsen av titanlegering som skrogstrukturmateriale inkluderer hovedsakelig tre aspekter: trykkbestandig skall av ubåt, trykkbestandig skall av dyp ubåt og skall av overflateskip.

Trykkfaste skrog for ubåter

I det undersjøiske trykkbestandige skallet med titan, gikk det tidligere Sovjetunionen i forkant av verden, åpnet opp for bruken av titanlegeringsmaterialer som et presedens undervannstrykksikkert skall.

I 1968 bygde det tidligere Sovjetunionen (Russland) verdens første flerbruks atomdrevne ubåt av titanlegering (Papa), med et deplasement på 5200 tonn, en lengde på 100 meter og en dybde på 400 meter, som er en revolusjonerende trinn i anvendelsen av titanlegering på store marine strukturer.

Fra 1974 til 1981 bygde det tidligere Sovjetunionen en serie atomdrevne ubåter i titan (Alfa-klasse til NATO), forskyvning på 2300 tonn, lengde 80 meter, dybde 600 meter, hvorav hver ubåts titanlegeringsdosering av 2,000 tonn av mer, totalt 7 bygget, titanlegeringsdosering på mer enn 14,000 tonn.

I 1983 bygde det tidligere Sovjetunionen den største titanskallet atomdrevne ubåt "Komsomolets (Komsomolsk)", med et vannfortrengning på 5880 tonn, et nedsenket deplasement på 8500 tonn, en lengde på 117,5 meter, en maksimal dybde på 1200 meter , og bruken av titanlegering utgjorde 4,{10}} tonn. Dessverre sank ubåten i april 1989 på grunn av en brann.

Fra 1983 til 1992 bygde Sovjetunionen (Russland) ytterligere fire "Sierra"-serier av titanlegeringstrykkbestandige skrog flerbruks atomdrevne ubåter for angrep, med et deplasement på 7200 tonn (Type 945) og 7600 tonn (Type 9) overflaten, og 8.100 tonn (Type 945) og 9.100 tonn (Type 945A) på nedsenket side. 9100 tonn (945A), lengde 110 meter, maksimal dybde 750 meter, antall titanlegeringer som er brukt er ikke kjent. Etter Sovjetunionens kollaps tvang økonomiske begrensninger ubåtene i Sierra-klassen ut av drift. Kilder sier at Russland startet vedlikeholdet av Sera-klassens atomubåter på nytt og begynte å sette dem i drift igjen i 2017.

Fra 1982 til 2000 har det tidligere Sovjetunionen (Russland) bygget 15 atomubåter av Akula-klassen, med en nedsenket forskyvning på 12 800 tonn, en lengde på 110 meter og en maksimal dybde på 600 meter, som for tiden er den viktigste ubåt fra den russiske marinen.

Fra 1986 til 2000 bygde det tidligere Sovjetunionen (Russland) også henholdsvis 14 "Oscar"-klasse og 6 "Typhoon-klasse" atomubåter, med en nedsenket forskyvning på mer enn 19,000 tonn og 48,000 tonn, lengde på 155 meter og 171 meter, dybde på henholdsvis 500 meter og 171 meter. meter, dybden på 500 meter og 400 meter, hvorav Typhoon-klassen for det tidligere Sovjetunionen (Russland), de største ballistiske missil-atomubåtene, mengden titanlegeringsmateriale for hvert skip har nådd svimlende 9000 tonn mer enn Kinas nåværende årlige produksjon av titan prosessmateriale produksjon på ca 20%.

Med oppløsningen av det tidligere Sovjetunionen, brukte Russland titanlegering som et trykkbestandig skall som produserer atomdrevne ubåter i en lang periode har blitt satt på vent eller ikke i henhold til den opprinnelige planen for å bygge ferdigstillelsen av konstruksjonen , men med den gradvise utvinningen av Russlands økonomi og politiske behov, gjenåpnet Russland i 2000 eller så det trykkbestandige skroget av titanlegering til produksjons- og restaureringsprosjektet for kjernefysiske ubåter.

Den atomdrevne angrepsubåten Yasen-klassen ble bygget og skutt opp i 2010 etter en forsinkelse i leveringen på grunn av finansieringsproblemer siden byggingen startet i 1993. Ubåten bruker også dobbelskrogsstruktur av titan, nedsenket slagvolum på 13 800 tonn, lengde på 120 meter, dybde på 600 meter, planlegger å bygge 12. Levering i 2010 til marinen, kodenavnet AS-12 210-klasse multi-purpose atomangrepsubåt er for tiden den mest fremragende ytelsen til atomubåter på vegne av den nedsenkede forskyvningen av 2, 000 tonn, lengde på 71 meter, bredde på 8 meter, nedsenket maksimal hastighet på 45 knop (omtrent 90 %), maksimal hastighet på den nedsenkede ubåten. Maksimal neddykket hastighet når 45 knop (ca. 90 km/t), og maksimal dybde kan nå 6000 meter. Ubåten bruker fortsatt dobbeltskrogsstrukturen som vanligvis brukes i russiske ubåter, men for å oppnå den utformede dykkedybden er det ytre skroget fortsatt titanlegeringsskrog, mens det indre skroget er laget av seks enorme sfæriske skjell av titanlegering koblet til å tåle det enorme dyphavstrykket.

Det tidligere Sovjetunionen (Russland) har dannet et perfekt ubåts trykkbestandig skall med titanlegeringsmaterialteknologi og bruk av teknologisystem, men betalte også en høy pris for dette, for eksempel fra 1960 til 1970 brukte forskere fra tidligere Sovjetunionen 10 år for å løse problemet med sveiseteknologi i titanlegering. For tiden er de viktigste titanlegeringene som brukes i de trykkbestandige skrogene til russiske ubåter to typer titanlegeringer: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) og Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). Titanlegeringene som brukes i de ytre trykkfaste skrogene til 210-klassens flerbruks-angrepsubåter og deres innvendige seks trykkbestandige sfæriske skrog er nyutviklede høyytelses titanlegeringer der de spesifikke kvalitetene og kjemiske sammensetningene er ikke kjent.